據(jù)《電力與算力協(xié)同發(fā)展藍皮書》預測，在人工智能爆發(fā)增長情況下，2030年中國算力中心用電或超過7000億千瓦時，占全社會用電量5.3%。當算力耗能攀升遇到用電高峰，超大城市上海在探索怎樣的解決方案？根據(jù)規(guī)劃，今年“迎峰度夏”期間，上海將建成100萬千瓦虛擬電廠調節(jié)能力，用于削減尖峰、平衡電網(wǎng)。
7月8日，國網(wǎng)上海浦東供電公司利用跨省算力轉移技術，參與虛擬電廠調峰響應的驗證測試（以下簡稱“測試”）。測試中，位于浦東臨港的中國電信臨港智算中心積極響應虛擬電廠的調度指令。僅僅3分鐘內，該中心正在進行的人工智能計算任務便平穩(wěn)高效地轉移至湖北十堰的數(shù)據(jù)中心，同時降低算力設備用電負荷。這意味著，數(shù)據(jù)中心可以在用電最高峰，將“算力”任務轉移到相對空閑的數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)對虛擬電廠的需求響應。
7月24日、25日，研究員與國網(wǎng)上海電力虛擬電廠、中國電信數(shù)據(jù)中心“算電協(xié)同”測試主要負責人深入交流。調研發(fā)現(xiàn)，通過算力遷移挖掘算力負荷調節(jié)潛力、優(yōu)化電力資源配置，在技術上已具備可行性，但還面臨結構性資源緊張問題。未來如何管理數(shù)據(jù)中心的算力資源，是實現(xiàn)“算電協(xié)同”的基礎。
數(shù)據(jù)中心資源潛力大、可調性強
超大城市上海是受端電網(wǎng)，本地發(fā)電資源較少，發(fā)電側可調資源有限，缺乏主動、靈活的調節(jié)能力。此外，上海的電力供應對外來電的依賴程度較高，且跨省購電成本高，對供電可靠性的要求極高。因此，上海需進一步挖掘可靈活調節(jié)的資源保障電力平衡。
國網(wǎng)上海市電力公司營銷服務中心需求側管理中心副主任趙建立告訴研究員，隨著上海新型能源體系建設的推進，“虛擬電廠”正在發(fā)揮越來越大的作用。根據(jù)《上海市虛擬電廠高質量發(fā)展工作方案》提出的工作目標，“十五五”期間上海虛擬電廠具備年度最大負荷5%左右的穩(wěn)定調節(jié)能力，成為電力保供和峰谷調節(jié)的重要支撐。上海每年度夏、度冬占最大用電負荷5%尖峰負荷差僅持續(xù)幾十個小時，虛擬電廠可有效應對這一問題。虛擬電廠能大幅提升用能經(jīng)濟性，不僅能避免新建煤電廠，節(jié)約投資、維護成本，還可通過“填谷”促進新能源消納。
目前，上?？烧{資源主要包括充換電、樓宇空調、工業(yè)負荷、用戶側儲能、數(shù)據(jù)中心等5類。據(jù)了解，針對2025年上海度夏100萬千瓦的能力建設目標，相關資源聚合、技術實測等工作正在推進中。截至目前，上海虛擬電廠市級平臺已接入運營商總數(shù)達46家，總申報可調能力達188.11萬千瓦，資源池規(guī)模較2024年底提升62%，涵蓋充換電、樓宇空調、工業(yè)負荷、用戶側儲能、數(shù)據(jù)中心等。
“從整體看，虛擬電廠資源池是不同特性資源的組合。相比體量較大的樓宇空調、工業(yè)負荷，數(shù)據(jù)中心是一種新質資源，調節(jié)性能好、潛力大。”趙建立談到。數(shù)據(jù)中心的可調節(jié)資源包括可調節(jié)的算力資源、柴油發(fā)電機組、空調機組和蓄冷設施等。數(shù)據(jù)中心可通過算力轉移參與虛擬電廠響應，將數(shù)據(jù)中心正在運行的訓練、推理或渲染任務，轉移到外地備用機柜，實現(xiàn)算力負荷的跨區(qū)域轉移。
近年來，上海市數(shù)據(jù)中心用電量隨著算力需求的提升不斷增大。研究員從上海市能效中心了解到，據(jù)不完全統(tǒng)計，2024年上?；ヂ?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（業(yè)務模式為機架租賃或者云空間、算力等資源租賃的數(shù)據(jù)中心，不含公共機構、金融及企業(yè)自用數(shù)據(jù)中心）用電量已突破50億千萬時，占全市用電量比例從2020年約2.2%，逐年提升至約2.7%。這也意味著，數(shù)據(jù)中心有可調度的基礎規(guī)模，且呈增長態(tài)勢，因此參與需求響應的潛力較大。
數(shù)據(jù)中心參與需求響應的可調性較強。中國電信臨港算力（上海）科技有限公司（簡稱“臨港算力”）數(shù)碳專項組總監(jiān)袁瀟洋分析道，盡管數(shù)據(jù)中心整體用電占比約2.7%，但參與度達6.8%。相比空調、充電樁等傳統(tǒng)柔性負荷，算力負荷具有時空靈活性，可在算力網(wǎng)中轉移算力需求實現(xiàn)電力轉移。算力調度僅需通過軟件下達指令，就能實現(xiàn)任務的停止、啟動或轉移，操作比較便利。而對工廠來說，如果工業(yè)負荷參與需求響應，涉及停工停產(chǎn)，產(chǎn)線協(xié)調、工人排班等問題。
數(shù)據(jù)中心資源需要統(tǒng)一納管和數(shù)字化
據(jù)了解，“算電協(xié)同”主要分三個階段：一是算力規(guī)劃建設階段需同步規(guī)劃電力配套；二是算力中心要做好用電監(jiān)測、產(chǎn)業(yè)鏈監(jiān)測和行業(yè)景氣度分析；三是調度運行階段做好電力和算力的調節(jié)。
臨港算力控制中心基于虛擬電廠調度指令下達算力調度任務并全程監(jiān)控。圖片來源：臨港算力
對于7月8日參與的虛擬電廠調峰響應測試，中國電信臨港算力（上海）科技有限公司人工智能資深技術專家張佳偉談到，雖然測試可能會使數(shù)據(jù)中心的算力任務完成時間短暫延后，但不會中斷。他以大模型為例，用戶接收大模型輸出的結果需要時間，與此同時，系統(tǒng)可把用戶和大模型交流的所有語言“打包”，轉移到外地的某個數(shù)據(jù)中心繼續(xù)推理。如在測試中，湖北十堰的數(shù)據(jù)中心先讀取從上海數(shù)據(jù)中心“打包”的推理對話，用戶再和大模型聊天，依然能順暢銜接，基本不會影響使用體驗。
數(shù)據(jù)中心通過算力轉移參與電網(wǎng)需求響應流程圖。圖表來源：臨港算力
上述測試可見，算力是可調節(jié)的，核心是結構性緊張。要想實際落地“算電協(xié)同”的算力調度，一是找到實現(xiàn)算力轉移的空閑數(shù)據(jù)中心，二是算好安全賬、技術賬、經(jīng)濟賬，這均需數(shù)據(jù)支撐。無論是解決結構性緊張問題，還是算好“三本賬”，都離不開數(shù)字量化。
首先，算力調度需做好資源的排摸、納管與特征分析?！瓣P鍵是突破尋找空閑資源的難題，這也是資源納管的重要性所在?！痹瑸t洋談到，這方面發(fā)展還在初步階段，遠不如電力行業(yè)成熟。通信行業(yè)的特點是“縱向切分”，以中國電信為例，既要負責數(shù)據(jù)中心建設，又要負責算力調度和相關網(wǎng)絡建設。因此，資源納管既包括自有數(shù)據(jù)中心，也有合作的數(shù)據(jù)中心。更具挑戰(zhàn)的是，如何實現(xiàn)通信行業(yè)資源的有效整合，管理多元主體的數(shù)據(jù)中心資源，還需國家層面進行統(tǒng)一調度。
其次，算好“三本賬”需制定標準體系，協(xié)同相關部門。一是安全賬，為了滿足電網(wǎng)用電需求，要對電網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、客戶友好，不能影響數(shù)據(jù)中心及其客戶的正常工作；二是技術賬，算力調度要達到一定的容量、速度和持續(xù)時間等技術指標；三是經(jīng)濟賬，這方面涉及運維團隊人員投入、溝通協(xié)調、算力資源設備等成本。據(jù)了解，在“算電協(xié)同”推進過程中，電網(wǎng)企業(yè)可通過虛擬電廠運營管理平臺，各方數(shù)據(jù)中心還需協(xié)同調控，政府主管部門可通過評優(yōu)、示范等措施，促進電力系統(tǒng)、算力系統(tǒng)進一步發(fā)展。
最后，上海在商業(yè)可行性上具有優(yōu)勢，可帶動更多地區(qū)參與算力調度。上海已形成較為完備的虛擬電廠產(chǎn)業(yè)扶持政策，若對虛擬電廠的調峰能力給予補貼，更易形成商業(yè)閉環(huán)。據(jù)了解，通過實現(xiàn)算力負荷的優(yōu)化調度，能提高電力資源利用效率，降低算力運營方的運營成本，豐富算力資源商業(yè)模式、提升經(jīng)濟效益。以臨港算力中心為例，一是通過算力負荷削峰填谷，預計每年可節(jié)約電網(wǎng)尖峰負荷調節(jié)成本1%；二是遷移高耗能任務至湖北等低價綠電區(qū)，預計每年用電成本下降1%。
趙建立認為，此次測試具有可復制性，如果能進一步擴大應用規(guī)模，有助于實現(xiàn)局部電網(wǎng)的平衡。因為算力轉移可支撐不同區(qū)域的用電穩(wěn)定，尤其對于變電站電力供應較為緊張的局部地區(qū)。據(jù)了解，目前臨港算力在全國納管20余座數(shù)據(jù)中心，此次測試初步驗證了點到點的技術路徑，未來考慮1+N的集群測試，從一個任務到任務群進行調度，同時開展跨服務器、跨數(shù)據(jù)中心、跨架構的技術路徑驗證。在區(qū)域上，有望推廣長三角算力集群，如上海青浦、江蘇昆山、浙江杭州等，形成算力需求響應集群。
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